Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frequenzgenerator mit hoher Ausgangsleistung


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von Chris (Gast)


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Hi,
ich arbeite grundsätzlich im Hochspannungsumfeld und mir fehlen leider 
grundsätzliche Elektronikkenntnisse für vernünftige 
Vorüberlegungen/Varianten zu meinem Projekt (ein E-Technik-Studium 
konnte das offenbar nicht lösen).

Ziel: ich möchte aus Interesse eine längere Messreihe (z.B. 1 Jahr, nach 
der Wenner-Methode) über den spezifischen Erdwiderstand erstellen um 
Einflüsse wie Feuchtigkeit, Temperatur, Frost erfassen zu können. 
Hierfür müsste ich eine AC-Spannung (an 2 Metallspieße) anlegen, den 
eingespeisten Strom und die Spannung (an 2 weiteren Metallspießen) 
messen (mich interessiert letztlich die Impedanz) und z.B. an einem 
Raspberry einlesen der mir alles brav mitloggt. Dies wiederkehrend z.B. 
alle 8 h und die Messung sollte frequenzselektiv erfolgen. Als Quelle 
dienen z.B. 230 V AC.

Die Messung bzw. die AC-Quelle müsste frequenzselektiv abseits von 16.7 
Hz, 50 Hz und Vielfachen derselben erfolgen/funktioneren und darf wg. 
des Skineffekts auch nicht zu hochfrequent sein (z.B. wären 128 Hz ok).
Typische Messgeräte (sind für mich leistungsmäßig eher die untere 
Grenze) haben eine Leerlaufspannung von 40 V und einen Kurzschlussstrom 
von 0.22 A (z.B. Metrel MI3290, Chauvin Arnoux C.A 6472). Typischerweise 
schafft man bei typischem Erdreich in Realität bei 40 V aufgrund der 
Leitfähigkeit/Last rd. 10 mA zu treiben.

Zusammengefasst: ich hätte gerne umgewandelt von 230 V AC eine AC-Quelle 
mit fixer Frequenz (z.B. 128 Hz) und Spannung (z.B. 48 V) und eine 
frequenzselektive Messung einer Spannung und des eingespeisten Stroms.

Habt ihr grundsätzlich eine Idee mit welchen Tools/Bauteilen man hier 
sinnvollerweise am schnellsten zu einer automatisierbaren Quelle kommt? 
Messtechnisch denke ich selbst eine Lösung finden zu können.
LG,
Chris

: Verschoben durch Moderator
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ein Audio-Amp eventuell mit nachgeschaltetem Übertrager wäre mal der 
Anfang. Bei 128Hz könnte der auch leicht als Class-D ausgeführt sein.

von K. S. (the_yrr)


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Chris schrieb:
> Habt ihr grundsätzlich eine Idee mit welchen Tools/Bauteilen man hier
> sinnvollerweise am schnellsten zu einer automatisierbaren Quelle kommt?

Netzteil und Audioverstärker? Bei Class D könnte es schwierig werden 
passende Ausgangsfilter zu bauen, aber jeder Class AB Verstärker IC der 
die Spannung verträgt sollte dafür reichen. Wenn du den mit 48V 
versorgst würde ich aber eher mit 40V Ausgangsspannung rechnen. Das 
Signal kannst du auf dem Raspberry erzeugen.

Du solltest allerdings Schutzbeschaltungen vorsehen, damit dir nicht 
alles inklusive Raspberry Pi abraucht falls mal der Blitz in der Nähe 
einschlägt. Eventuell MOVs, Funkenstreken und/oder TVS Dioden verbauen, 
den Raspberry könnte man auch mit Optokopplern/Digitalisolatoren und 
getrennter Versorgung versehen.

von Chris (Gast)


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Hi,
erstmal vielen Dank für die sehr rasche Rückmeldung.
D.h. ein Audioverstärker wäre eine passende Quelle?!
Ohne lang nach was Speziellem zu suchen: wäre sowas in die Richtung 
"TDA7293V" passend, oder müsste ich hierbei auf etwas bestimmtes achten? 
Wie schätzt man hier die ausgegebene Spannung bzw. Leistung ab?
Grundsätzlich nehme ich mal an das ich dann brauche:
- Ausreichend leistungsfähige Spannungsversorgung (mit richtiger U)
- Leistungsarmer Sinus-Generator mit ausreichend guter Sinus-Qualität 
(vllt. Arduino)
- Audioverstärker
- Ev. Sicherheitsbeschaltung/Trennung
- Messeinrichtung (ev. mit Spannungsteiler) mit AD-Wandlern
- Einlesen/Abspeichern mit z.B. Raspberry Pi

LG,
Chris

von K. S. (the_yrr)


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Chris schrieb:
> - Leistungsarmer Sinus-Generator mit ausreichend guter Sinus-Qualität
> (vllt. Arduino)
Der kann das auf jeden Fall nicht besser als der Pi, wenns bessere 
Qualität werden soll nimm ein Audio DAC welches vom Pi angesteuert wird.

von MiWi (Gast)


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Chris schrieb:
> Hi,
> erstmal vielen Dank für die sehr rasche Rückmeldung.
> D.h. ein Audioverstärker wäre eine passende Quelle?!
> Ohne lang nach was Speziellem zu suchen: wäre sowas in die Richtung
> "TDA7293V" passend, oder müsste ich hierbei auf etwas bestimmtes achten?
> Wie schätzt man hier die ausgegebene Spannung bzw. Leistung ab?

indem man den Strom am Ausgang des Verstärkers mißt. Allegro 
Stromsensoren sind erfunden und leicht verwendbar. LEM auch.

> Grundsätzlich nehme ich mal an das ich dann brauche:
> - Ausreichend leistungsfähige Spannungsversorgung (mit richtiger U)
NoNa. Ohne Spannung kein Strom und ohne dem keine Musi....
> - Leistungsarmer Sinus-Generator mit ausreichend guter Sinus-Qualität
ja.
> (vllt. Arduino)
nein.
> - Audioverstärker
ja.
> - Ev. Sicherheitsbeschaltung/Trennung
nicht nur eventuell. Sondern gaaaaaaaanz sicher
> - Messeinrichtung (ev. mit Spannungsteiler) mit AD-Wandlern
ja, nicht nur eventuell sondern sicher. Und auch Ad-Wandler sind 
gefragt. Nur - welche?
> - Einlesen/Abspeichern mit z.B. Raspberry Pi
Wenn Du Dir zutraust den 1 Jahr mit einer SD zu betreiben... dann ja, 
sonst einen NUC oder was vergleichbares, der Dir die Speichermedien 
jedenfalls nicht mit hoher Wahrscheinlichkeit schrottet.

>
Ja. Und noch etliches Mehr, denn Deine Eigenbaubastlerei wird nicht auf 
anhieb funktionieren. Du brauchst auch ein Konzept zum Kalibrieren 
dessen was Du da zusammenschusterst. Und das, was Du so elegant mit 
"einlesen/abspeichern" bezeichnet hast ist ohne weiteres eine 
Großbaustelle wenn Deine Daten nicht so ankommen das sie mit einem 
Werkzeug wie gtkwave oder sowas verarbeitet werden können, denn 1 Jahr 
lang messen erzeugt durchaus beträchtliche Datenmengen, vor allem wenn 
DuUmweltbedingugnen mitmessen willst....

Jedenfalls ein gutes Projekt um etliches zu lernen - wenn Du es 
durchstehst. Such dir einen lokalen(!) Mentor, hier im Forum wird das 
vermutlich nix wenn Du nicht gerade mit einer dicken Haut gesegnet und 
entsprechend durchsetzungswillig/fähig bist ....

von auweia (Gast)


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> ich möchte aus Interesse

Das Interesse hat sicher eher dein Chef oder Chefchef geaeussert.
Und jetzt faellt dir auf:

> mir fehlen leider grundsätzliche Elektronikkenntnisse

Lass es besser. Es macht alles nur noch schlimmer.
Zusammenkopiertes Halbwissen ersetzt keine Expertise.

von Manfred (Gast)


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Chris schrieb:
> erstmal vielen Dank für die sehr rasche Rückmeldung.
> D.h. ein Audioverstärker wäre eine passende Quelle?!

Eine passende Quelle wäre ein Audioverstärker aus dem Bereich 
Beschallungstechnik, da sind 100 Volt(eff) üblich.

Bei Deinen 128 Hz könnte ein Eigenbau mit Netztrafo am Ausgang gerade 
noch funktionieren.

von Carsten B. (cbr)


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Hi Chris,

alles selbst bauen ist eine ziemliche Aufgabe, gerade wenn du wenig 
Erfahrung hast. Es ist am Anfang immer verlockend, aber die Realität 
holt einen schnell ein. Meine Erfahrung.

Deshalb Fragen:
1. Hast du mal nach Erdungsmessgeräten geschaut, die du verwenden 
könntest?
2. Warum muss es eine AC Messung sein? Schreibt dass das Wenner 
Verfahren vor? DC wäre doch viel einfacher. Man könnte ein Labornetzteil 
nehmen, was eine Schnittstelle zum auslesen hat und auch noch 
Strom/Spannung misst.

Außerdem steht bei Wikipedia nur etwas von eingeprägtem Strom und dann 
Spannungsmessung nicht wie du fragst AC Spannungsquelle und Strom 
messen. Will nur andeuten, dass vielleicht noch ein paar Grundsätzliche 
Sachen geklärt wären sollten. ;-)

Gruß

von Andrew T. (marsufant)


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Carsten B. schrieb:
> 2. Warum muss es eine AC Messung sein?
#korrosion bei DC
#galvanisches_element

>  Schreibt dass das Wenner
> Verfahren vor?

Ja. guckst Du  Original
https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/bulletin/12/nbsbulletinv12n4p469_A2b.pdf

> DC wäre doch viel einfacher. Man könnte ein Labornetzteil
> nehmen, was eine Schnittstelle zum auslesen hat und auch noch
> Strom/Spannung misst.

Häng mal 2 Elektroden in normale Gartenerde und lege für eien Woche DC 
dran.
Guckst du die elektrode...
Der TO will das über > 12 Monate machen.


Und nein, zeitgesteuerte Messung mit DC an / aus löst das Problem nicht.
sagte ja schon:
#galvanisches_element

: Bearbeitet durch User

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